Noções básicas sobre compactação e streaming de vídeo

À medida que cresce o impulso para que os jornais produzam vídeos, mais e mais fotojornalistas precisam aprender como fazer com que o vídeo tenha uma boa aparência na Web. Para aqueles que nunca pretenderam ser geeks de computador, pode ser um caminho longo e difícil da compactação JPEG para a compactação de vídeo.

Conversas sobre o Jornal Vídeo Yahoo! grupo regularmente giram em torno da compreensão dos conceitos de mídia de streaming.Por esse motivo, definirei termos relacionados a arquivos, como largura de banda, taxa de quadros, taxa de dados e resolução, e opções de entrega, como streaming e download progressivo.

Largura de banda

A largura de banda é a velocidade de conexão do espectador com a Internet, que controla a capacidade de recuperar e reproduzir vídeo sem problemas de sites da Web. Larguras de banda de entrega mais altas, como aquelas habilitadas com cabo e DSL, permitem que você transmita vídeo de maior qualidade para seu visualizador.

Como os produtores de vídeo precisam pagar pela largura de banda de entrega, eles normalmente não produzem na taxa máxima que a largura de banda do espectador pode suportar. Em vez disso, eles tentam encontrar um bom equilíbrio entre a experiência do usuário e o custo da largura de banda. Poucos sites oferecem vídeo com resolução maior que 640 x 480 a uma taxa de dados de 600 a 700 kbps.

Taxa de dados

A taxa de dados (ou taxa de bits) é a quantidade de dados contidos em cada segundo de um arquivo de vídeo compactado, geralmente expresso em kilobits ou megabits por segundo. A ESPN distribui seu vídeo a 600 kbps; isso significa que cada pedaço de um segundo de áudio e vídeo compreende cerca de 600 kilobits de dados.

A taxa de dados é o fator mais importante na qualidade do streaming de vídeo. Todo codecs de streaming use o que é chamado de compactação 'com perdas', o que significa que quanto mais você compacta, mais qualidade perde. Por esta razão, todas as outras características do arquivo (como resolução, taxa de quadros ou codec) sendo iguais, quanto menor a taxa de dados, menor a qualidade do arquivo compactado. Como você pode ver na figura acima, você define a taxa de dados junto com outras opções de configuração durante o processo de codificação.

Taxa de quadros

A maioria dos vídeos começa a vida em 29,97 ou 24 quadros por segundo (fps). Normalmente, os produtores que filmam a 24 fps entregam nessa taxa, enquanto alguns produtores que filmam a 29,97 fps entregam a 15 fps para economizar largura de banda. No entanto, embora logicamente pareça que diminuir a taxa de quadros de 30 para 15 fps, ou 50%, também permitiria diminuir a taxa de dados em 50% sem perda de qualidade, raramente funciona dessa maneira. Em vez disso, de acordo com a pesquisa que realizei, a taxa média de dados do vídeo produzido a 15 qps é cerca de 20% menor do que a produzida a 30 qps, não 50%. Ainda é uma redução substancial, mas muitas vezes isso tem um custo de qualidade sutil.

Ao considerar 15 fps, por exemplo, observe que o vídeo de alta movimentação parecerá visivelmente instável para muitos espectadores. Fotos faciais apertadas, nas quais a sincronização labial é crítica, geralmente parecem um pouco fora de ordem a 15 fps também. Ao escolher sua taxa de quadros de entrega, certifique-se de equilibrar qualquer economia de taxa de dados com o potencial de degradação da aparente suavidade do seu vídeo.

Resolução

A resolução é a altura e a largura do vídeo em pixels. A maioria dos vídeos é original e armazenada em 720 x 480 (definição padrão) ou 1920 x 1080 (alta definição), mas é amostrada em resoluções menores para streaming, geralmente resolução de 640 x 480 ou menor. Isso porque conforme o número de pixels no arquivo aumenta, você precisa alocar mais taxa de dados para manter a mesma qualidade.
Por exemplo, um vídeo de 320 x 240 tem 76.800 pixels em cada quadro, enquanto um arquivo de vídeo de 640 x 480 tem 307.200, ou quatro vezes mais, o que fica evidente na Figura 2. Isso significa que você precisa aplicar quatro vezes a compactação para compactar o 640 x 480 para a mesma taxa de dados do arquivo de 320 x 240, o que geralmente se traduz em qualidade visivelmente reduzida.

A taxa de dados e a resolução estão integralmente vinculadas nas decisões de streaming relacionadas à qualidade. Observe que as resoluções de vídeo mais comuns para vídeo 4:3 são 640 x 480, 440 x 330, 400 x 300, 320 x 240, 240 x 180 e 160 x 120. A resolução mais comum para vídeos widescreen 16:9 é 640 x 360, 480 x 270 e 320 x 180.

Modos de entrega

Ao entregar vídeo pela Internet, você tem duas opções básicas: streaming e download progressivo. Cada um pode envolver opções ligeiramente diferentes, portanto, verifique seu modo de entrega antes da codificação.

Transmissão

Tecnicamente, o vídeo que é “transmitido” é entregue por um servidor de streaming, um programa de software especializado como o Flash Media Server da Adobe ou o Windows Media Server da Microsoft. Os produtores entregam por meio de servidores de streaming porque permitem opções de segurança, como Gerenciamento de direitos digitais ou autenticação do usuário, ou aprimore a experiência de reprodução com recursos como busca em tempo real através do arquivo de vídeo.

Ao produzir para entrega por meio de um servidor de streaming, você deve determinar se o servidor possui algum requisito de codificação específico. Por exemplo, para transmitir usando o servidor Darwin da Apple, você precisa “sugerir” seus arquivos para streaming em seu software de codificação.

Download progressivo

Download progressivo é um nome sofisticado para vídeo entregue por um servidor Web HTTP normal, e não por um servidor de streaming. Ao entregar por download progressivo, o vídeo é armazenado no disco rígido do espectador conforme é recebido e, em seguida, reproduzido a partir do disco rígido.

O download progressivo estreou como uma técnica para enviar vídeo de alta qualidade por meio de conexões de modem, principalmente para trailers de filmes. Hoje, no entanto, o download progressivo é amplamente utilizado na era da banda larga como uma técnica para evitar o custo e a administração de um servidor de streaming. Por exemplo, o YouTube distribui por download progressivo, assim como muitas redes. Nesses aplicativos, a experiência do usuário é idêntica a um arquivo recebido via streaming; o espectador clica no link, o vídeo começa a ser reproduzido quase imediatamente e não há interrupção na reprodução. Embora possa haver uma percepção de que “streaming” significa imediato e download progressivo significa esperar, isso é residual.

Ao produzir para entrega via download progressivo, também pode haver algumas opções específicas da técnica. Por exemplo, com o Flash, você precisa ter certeza de que o átomo MOOV está no início do arquivo, um requisito altamente técnico que não entrarei aqui. ( Pesquise no Google “MOOV atom” Flash e “progressive” e você encontrará alguns artigos relevantes ). O ponto geral é entender como você está distribuindo seu arquivo antes de iniciar a codificação.

Este é o primeiro de vários artigos de nível introdutório sobre conceitos de streaming de mídia de Jan Ozer, consultor de streaming de mídia, colaborador frequente de revistas e sites do setor sobre tópicos relacionados ao streaming, e autor de Critical Skills for Streaming Producers, um livro de mídia mista tutorial em DVD publicado por StreamingMedia.com . Ozer, que pode ser contatado em jan@doceo.com , hospedará um Webinar NewsU sobre streaming na quinta-feira, 13 de novembro.